数学建模中经济与金融优化模型分析

来源 :时代金融 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjj008
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:经济与金融领域的发展,对高端技术人才,尤其是数学建模人才的需求量日益增加,通过数学建模对经济学理论和金融知识进行分析,可构建利润、收益和成本的函数关系,实现经济学相关风险要素的管理和控制。本文主要分析了数学建模中的经济与金融模型优化意义,在理论意义和现实意义上对相关问题进行分析,并结合经济领域和金融中的案例,对数学建模进行研究,使得相关经济学理论能够应用在实践工作中,促进理论与实践融合。
  关键词:数学建模  经济与金融  优化模型
  现阶段,复杂的外部市场竞争环境,对金融市场造成一定冲击,针对金融行业工作人员而言,具备扎实的理论实施,熟练掌握数学建模中经济与金融优化模型,能够对市场不利因素做出准确分析,并且根据相关风险要素和现有技术理论,研究有针对性的解决方案,为相关决策行为作出参考。数学建模理论具有实用性与必要性,不仅能够对金融理论进行检验,而且对指导经济实践活动产生深远影响,相关研究人员应对此提高重视。
  一、分析数学建模中经济与金融优化模型的意义
  (一)理论意义
  通过数学建模能够建立金融与数学理论之间的桥梁和纽带,实现对问题科学合理分析,使得金融理论知识框架更加系统有效。使用数学建模理论对金融和经济原理进行分析,是目前实证分析的重要组成部分,对促进研究深化具有重要影响。理论上,金融理论知识可通过统计学、线性方程等进行分析,达到基于可靠数据的优化模型,对丰富金融理论起到关键作用。
  数学建模下,对经济学和金融学知识理论进行研究,能够为相关决策人员提供参考,并且对目前研究理论进行完善。通过对理论知识的分析和应用,相关人员构建基于不同金融业务下的数学优化模型,通过具体案例,使得金融学理论知识内在价值得到开发,能够有效解决现有经济学中的理论问题[1]。
  (二)现实意义
  数学建模中,分析经济理论和金融知识,对实践工作具有指导作用,相关人员应认识到理论模型的重要现实意义,结合经济生活和金融领域中的实际问题,对数学模型进行分析,使得研究过程更加科学有效。实际工作中,大部分金融业务活动都可在数学中进行抽象运用,通过构建模型和数据参数的方式,促使理论与实际相结合,对解决实际问题产生深远影响。相关人员分析数学模型,通过模型情况对实际工作进行指导是业务人员的基本技能,对金融行业发展意义重大。同时,通过模型分析能够提高金融活动研究的深度与广度,为金融学高端人才的培育提供解决方案,进而提高经济领域和金融行业竞争优势。
  二、数学建模中经济与金融优化模型分析
  (一)柯布道格拉斯生产函数
  分析中,选取柯布道格拉斯生产函数,对相关数学模型进行分析,关注模型优化,使得相关研究具有现实指导意义。生产函数形式为:
  Q(L,K)=aLαKβ
  公式中,Q为生产量,a为常数,L表示企业生产过程投入的劳动力;K为投入的劳动资本:L单位为万人,K单位为万亿元;α为劳动力产出系数,β为资本产出弹性系数。模型研究中,假设企业商品销售量为S,销售量与生产量Q相等,即存在相等条件S=Q=aLαKβ。
  此时,生产企业销售收入为I,则I是商品销售量的二次多项函数,记为:
  I=b0S+b1S2。记销售成本为P,固定成本为M0,则P与S存在以下关系表达式p=M0+c0S+c1S2,此时利润R表示为R=I-P=(b0-c0)S+(b1-c1)S2-m0
  对经济学中的利润最大化问题,可通过以下数学表达式进行明确,得到利润优化模型:
  maxR(L,K)=(b0-c0)aLαKβ+(b1-c1)aLαKβ
  实际工作中,为求解利润最大化问题,经常对数据模型进行分析,并且将模型作出进一步优化,使用优化工具和函数模型,对数据进行编程并且录入计算,明确数据模型,实现对该问题合理求解[2]。
  (二)有关资金最优使用问题
  资金最优使用,提高资金使用效率,获得稳定收入是经济领域中的重要课题,相关人员应对此提高重视,研究有利于资金高效应用的合理对策。經济学中,对资金和技术进行研究,一般需要在具体的会计核算周期内开展,根据企业经营方式,流动资金管理工作需求,相关资金不能一次性使用或花费,因此需要研究资金使用效率,分析影响企业资本金变动问题,并且在合理的期限范围内,获得最大的资金使用效率,注重提升企业内在经济效益。
  例如,分析以下问题:企业自有资金100万元,要求在4年内对资金进行完全使用。企业会计人员对资金使用情况进行记录。第一年,该部分资金使用X万元,获取收益为y=万元。对于当年不可用资金,可选择存入银行账户,并且对利息收入进行核算,完成整个计算流程。资金使用年份记录为x1、x2、x3和x4,根据数学统计知识得到如下结论,倘若资金在不使用情况下不产生任何经济效益,则资金最优使用可通过以下计算式进行表达:,但是,鉴于资金在存入银行或其他用途会产生利息收入,则对相关数模型进行优化,得到:
  观察模型特征,可知相关模型满足非线性条件,在具体计算过程中,需要将目标函数转化为最小值,根据实际参数和具体变量,对公式进行求解。实践研究中,在计算机模型优化工具箱中,使用了fmincon函数,利用编程方式实现对计算结果的准确导出。
  在经济和金融实际问题分析中,不仅建立了非线性函数模型,也可通过代数方程、回归分析和智能算法等多种方式,对数据建模方式进行丰富,研究有利于解决实际问题的有效计算方法。经济和金融活动中,有关资金最优使用的问题,也可参考其他数学模型,例如,求方程的最优解,通过对相关变量的控制,达到理想条件[3]。实践应用中,应结合问题实际情况,选择合适的数学模型,并且对建模过程的科学性与合理性进行分析,提出具有参考价值的理论成果。   (三)投资风险组合优化模型
  金融分析中,投资组合优化十分重要,利用数学建模方法,对资产组合进行分析,能够获得稳定收益,对增加投资者信心产生重要影响。例如,在某证券投资交易中,分别提供了三种股票A、B、C,对股票价格的变动情况进行分析,明确影响客户收益的具体因素。根据投资收益最大化,构建基于A、B、C的投资组合模型。假设A股票的年初价值为1元,年末受到市場经济和行情变化影响,股票价值实现上涨,此时股票价值为1.5元,客户收益率增加。实践分析中,提出以下问题,当客户手中出现闲置资金,在证券市场上寻求最优投资组合,为降低风险,获取稳定长久收益,对投资组合进行优化。
  针对投资组合的优化分析,最早在1952年,著名经济分析师Mark研究了投资模型基本理论框架。考虑到股票投资标的和性质,将收益作为随机变量并且在理论研究过程中,充分考虑客户期望值这一数据,对风险因素进行控制。根据Mark模型中的关系,认为风险可通过收益的标准差进行表示,因此,在投资过程中,只需要控制资产收益的标准差,便可实现对风险的合理控制,帮助客户获得稳定收入。
  理论研究,认为数据模型中,资产方差值越大则风险越高;而方差越小则认为风险较低,并且可控。证券金融市场实践中,一种股票的收益是否均衡是衡量股票价值的重要因素,可通过计算平均收益率这一指标,达到对相关数据的有效识别,实现对投资风险的预警和识别。投资组合的优化是获取最大利益的重要方法,在经济学和金融学分析中,应对相关投资理论进行分析。数据模型研究中,当协方差为0时,表示两组数据之间的相互影响不大。当协方差为正数时,倘若协方差越大,则影响效果越强。当协方差为负数时,表述存在负相关与协方差为正数的情况相反。
  具体研究过程中,记股票A、B、C每年收益率分布是R1、R2和R3,则计算式中的Ri(i=1,2,3)可作为一个随机变量,字母E和D分别表示模型中的随机变量数学期望和方差。以COV表示两组随机变量之间协方差,根据数学概率论和统计方面知识,对投资组合的年收益率进行计算,则A、B、C股票的协方差年收益率矩阵满足:
  在模型的构建中,以决策变量X1,X2和X3分别代表投资人股票A、B、C的投资比例,为方便计算流程,假设目前市场上不存在其他类型的投资。投资人闲置资金全部用于对股票市场投资,则满足以下条件:
  X1,X2,X3≥0;X1+X2+X3=1
  实践分析中,相关人员应考虑年收益率是一个变量,需要对其统计分析。将相关数据录入到计算机统计模型中,经过运算程序,能够发现投资组合决策结果与LINDO模型预测结果一致,计算误差在允许范围内。对模型数据进行分析可知,均值向量Mean与协方差矩阵COV计算结果与模型中的数据基本一致,说明数学建模合理有效,能够实现对股票组合投资收益的科学分析。
  存在风险较小投资选择时,投资人不仅购买A、B、C三种股票,也投资了风险更小的国库券,国库券的年收益率能够达到5%,与股票投资收益比较相对较低,但是,具有安全风险低的优势,在稳健型投资者中受欢迎。经济学和金融学领域中,根据客户的风险承受能力,将用户划分为不同等级,分别为保守型投资者、稳健型投资者和风险偏好型投资者。相关人员应结合数学理论,建模分析不同投资偏好者,不同类型的资产组合方式,为金属领域投资选择提供可靠参考[4]。
  本次研究中将低风险投资方式,如国库券和银行存款作为风险投资方式的特殊情况,使得研究过程更加简化,与数学模型相匹配。实际分析中,低风险投资获取的收益是固定的,因此,对比数据协方差,数据为0值。为构建有效的分析模型,对投资者行为进行假设,假设投资者购买A、B、C股票比例分别为y1、y2、y3,卖出股票的比例为z1、z2和z3,约束条件为:
  X1,X2,X3≥0;y1,y2,y3≥0;z1,z2,z3≥0.
  本次研究中为更加快速获取相关数据,简化了交易成本,并且省略费用核算环节。现阶段,所有股票持有者总资金规模不变,满足守恒定律,假设此时交易成本为0.01,资金规模使用单位1表示,则有以下表达式:
  X1+X2+X3+0.01(y1+y2+y3+z1+z2+z3)=1
  以计算机程序设计资金交易投资组合模型,对相关数据进行录入与计算,为保证结果精准性,提出以下两个基本假设:
  一是在模型计算中,应获得的收益分布满足数学中正态分布规律,未来收益是否高于预期值,将不再对模型基本框架进行改动,只需要调整数据大小和计算过程便可。
  二是对投资者行为作出的假设,投资者风险偏好较为明显,符合二阶矩阵和方差标准值,并且能够对风险进行识别,制定出有效的防范措施。然而,金融市场和经济实践活动中,风险作用机制是多元的,仅凭借对单一或二元因素的分析,与实际情况存在较大出入,研究过程真实性与合理性需要进一步分析。
  (四)拍卖投标线性规划模型
  为提升模型数据应用可靠性,对典型经济学问题进行分析,通过拍卖与投标对数学模型构建进行研究。相关模型对指导实际经济活动产生深远影响,相关人员应对此提高重视力度,注重分析经济学领域拍卖与投标中涉及的主要问题。
  假设一家拍卖行采取委托拍卖的方式,对艺术珍藏品进行拍卖,场景设计如下:4个来自不同地区的投标人提交了投标书,项目数量、价格均存在不同。
  对于这类问题,通过使用排列组合数学模型解决问题。实践中,会将艺术品优先卖给投标价格最高的投标人,但是这种方法在数学建模中,不能有效对物品清偿价格进行研究,因此,在分析过程中,作出假设:
  首先建立一般模型,对本案例中的具体问题进行求解,假设共计有N个物品需要拍卖,第j类物品数量为Sj(j1,2....N);此次拍卖中,有M个投标者,投标者i(i=1,2,....M),投标价格假设为Bij,Bij≥0。模型构建中,需要达到的理论目标是对第j类物品清算价格的确定,则实际上,清算价格Pj应满足下列假设条件:   一是拍卖中成交的第j类物品的数量不能超过Sj(j=1,2....N);二是对第j类物品的投标价格低于Pj的,将不能获得该物品;三是倘若在拍卖物品的成交过程中,第j类物品的数量小于Sj,则认定Pj=0,(拍卖方另外制定最低价格的情况除外);四是对j类物品的报价高于Pj,投标人有权获得该物品,以价格范围内投标价格较高者获得。
  为满足计算标准,对模型进行优化,以0-1变量Xij表示将第j类物品拍卖给投资者i,即Xij=1表示分配合理;Xij=0则表示分配不合理。经过优化后的数学模型仍然满足总利润核算标准,计算公式可简要表达如下:
  ΣΣbij*xij
  相关模型可作为约束条件下利润最大化的目标函数,通过计算机程序对相关数据进行录入分析,设计了拍卖与投标相关函数核算程序,经过计算与实际情况相符合[5]。实践研究中,考虑到拍卖与投标环节涉及较多因素,相关数学模型应作出调整,坚持具体问题具体分析原则,通过更新理念,对经济活动中的理论关系进行分析,在此基础上,构建科学合理的解决方案,确保建模分析可靠性,由此,将金融学知识与数学建模有机结合起来。
  三、结论
  综上所述,通过柯布道格拉斯生产函数,研究了劳动力与资本在企业生产中的贡献率,并且对相关参数进行合理配比,达到经济效益最大化生产目标。同时,构建了资金最优使用模型,研究企業资金利用情况,提出针对性意见,加强流动资金管理。针对目前金融经济活动中存在的风险管理问题,构建了投资风险组合优化模型,对市场交易风险进行分析和识别,同时提出有效预防措施,注重维护投资者收益最大化。文章也构建了拍卖投标相关的线性规划模型,对投标经济活动中相关问题进行明确,提出合理化建议,发挥数学理论模型对实践活动的重要指导价值,为培养优秀金融人才奠定基础。
  参考文献:
  [1]张深林.数学建模竞赛培训和数学建模课程设计探讨[J].苏盐科技,2020,047(003):141-142,145.
  [2]黄磊.金融经济与实体经济的分离问题及策略分析[J].财经界,2019,000(016):66.
  [3]吴琦.浅析概率统计思想融入数学建模[J].知识文库,2019,000(007):P.179-179.
  [4]马政.逻辑回归模型在银行信贷业务中的应用[J].金融纵横,2019(5):50-60.
  [5]周孝华,李春红,黄钢.最优风险资产组合中的数学模型及其推导[J].重庆大学学报,2020,v.43(05):118-124.
  作者单位:成都师范学院
其他文献
摘要:在中小民营企业日常运行中,内控管理工作是重要环节,且发挥着重要作用,中小民营企业内控管理水平直接影响着其竞争力和经济收益。管理人员要充分认识内控管理工作的重要性,正视自身内控管理工作中存在的问题,制定科学的解决方案,从根本上提升企业的竞争力和综合实力,促进中小民营企业健康稳定发展。  关键词:中小民营企业 内控管理 存在的问题 解决策略  一、前言  在科学技术快速发展和国民经济水平显著提升
期刊
摘要:近年来,金融统计标准化受关注程度不断提升,由此对各类数据和信息进行整合,即可更好地为经济金融政策制定提供服务。基于此,本文将简单介绍金融统计标准化,并围绕金融统计标准化的意义、人民银行金融统计工作标准化建设的具体路径开展深入探讨,希望文章内容能够给相关研究人员以参考。  关键词:人民银行 金融统计 标准化  结合《金融业标准化体系建设发展规划(2016-2020年)》可以了解到,金融业标准能
期刊
摘要:基于1997年-2018年间河南省18个地级市的面板数据,建立静态面板回归模型,从而运用广义最小二乘法(GLS)对模型进行回归分析,考察河南省三次产业结构对经济增长的影响。实证结果显示:河南省三次产业与经济增长存在协整关系,均对经济增长均存在显著的正向影响;全省产业结构趋向于“二、三、一”,对经济增长的影响存在明显的区域特征。本文针对上述问题提出合理建议。  关键词:河南省 产业结构 经济增
期刊
摘要:为确保在2020年实现全民脱贫攻坚,党和国家的工作重心一直围绕着精准扶贫展开。然而,我国的陕南革命老区由于经济落后、情况复杂,目前的扶贫工作依旧面临着扶贫评级授信难等问题。本文基于对陕南革命老区商洛市镇安县农户的调研数据结果,引入3个一级指标及10个二级指标,从定性与定量结合的角度出发,选用层次分析法与模糊综合评价法构建符合革命老区现实情况的扶贫信用评价体系。本文共选取1321个调研样本进行
期刊
摘要:为逐步完善我国政府会计体系,适应新时期政府会计改革发展的内在需求和发展方向,2017年10月24日,财政部印发了《政府会计制度》,自2019年1月1日起实施。新制度的实施可以进一步摸清政府资产负债情况,可以有力促进行政事业单位管理水平提升,可以为编制高质量的政府财务报告和决算报告提供准确的数据基础。本文结合实际工作中遇到的问题提出对策建议,为进一步提升政府会计信息质量提供一些参考。  关键词
期刊
摘要:对于经济法体系而言,它在我国经济法理论当中发挥着极为重要的作用,是经济理论结构之中较为核心的一个部分。而怎样确定经济法体系,也在一定程度上影响着群众对于经济法体系的看法。现阶段,在对经济法体系进行分析时,可选择的途径较多,但是在对体系核心进行研究与分析时还要对它结构的特性等做深入探析。为此,本篇文章便对我国经济法体系在发展过程中遇到的问题做了简单分析,同时还对体系建构的原则与内容等进行了综合
期刊
摘要:农商银行的主要收益渠道是信贷资产,其质量的高低直接决定了农商银行的经济效益与长远性发展,信贷资产质量是保障商业银行生命力的核心内容。在当前社会经济发展形势下,农商银行的信贷资产总量呈现增长趋势,但质量与理想状态仍存在较大差距,过高的不良资产率严重制约了农商银行的可持续发展,强化信贷管理,实现资产质量提升是农商银行在发展中所面临的不可回避的现实问题。基于这种情况,本文以阿鲁科尔沁农商银行为例,
期刊
摘要:在社会主义市场化的经济背景下,市场经济体制虽说在充分发挥着作用,但也不可避免地存在着一定的滞后性以及盲目性。通过改革开放可以看出,社会主义市场经济体制有一定的效率,但是通过市场规制法来看,当前的市场经济体制并不完善,每个人都想着追求个人利益最大化,但这样的行为不能保证社会整体的利益,会导致市场失灵的问题发生。从我国目前的经济运行形势可以看出,市场失灵的现象势必会逐渐暴露出它的本质问题。那么要
期刊
摘要:本文从众多学者的实证分析入手,从运用最小二乘法到使用多变量框架进行分析,衡量股票市场发展与经济增长的关系,并提出看待股票市场与经济增长关系的新方法。本文得出结论的数据来自于不同国家近二十年来的数据,数据真实可靠。  关键词:股票市场 经济发展 双向因果关系  一、引言  股票市场在西方世界出现并兴起,欧美股票市场的发展也日趋成熟。可以说,股市是经济发展的晴雨表。最近,在冠状病毒的影响下,美国
期刊
摘要:为提升金融服务、改善办公环境,近年来人民银行分支机构基建维修需求较多。但由于人民银行一直沿用着“自建制”的建设模式,受专业人才匮乏等因素影响,在审计中存在如工程管理质效不高、工程设计控制力弱等问题。本文在探析引入“代建制”优势及模式选择的基础上,分析引入“代建制”难点并提出解决路径。  关键词:人民银行 基建维修 代建制 路径  一、“代建制”的涵义  “代建制”是控制建设规模、工程进度、工
期刊